專利名稱：：羧酸高碳醇酯基三甲基氯化銨及在粘土穩(wěn)定劑中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及羧酸高碳醇酯基三甲基氯化銨及在粘土穩(wěn)定劑中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
：國內(nèi)油田儲層都或多或少的含有一定的粘土礦物，由于粘土礦物的高度水敏性，在注水、酸化、壓裂開發(fā)過程中，這些粘土碰到水或水基物質(zhì)就會產(chǎn)生膨脹，然后進(jìn)一步分散成細(xì)小微粒。粘土膨脹和微粒的分散會降低地層的滲透率或堵塞井眼的通路，導(dǎo)致油井產(chǎn)量大幅度降低。目前國內(nèi)各油田針對低滲透、水敏性油層主要以注入陽離子聚合物粘土防膨穩(wěn)定劑為主要手段。由于陽離子聚合物在水中離解、水化成具有一定表面活性的陽離子，它吸附在粘土表面，可以中和粘土表面的負(fù)電性，從而抑制或削弱了粘土晶層間的靜電斥力，抑制了粘土水化膨脹、分散、運(yùn)移。現(xiàn)用的粘土防膨穩(wěn)定劑雖然種類繁多，但大多數(shù)都只具有防止粘土膨脹這種單一的功能性，在油田注水、酸化、壓裂開發(fā)過程中，如何使粘土穩(wěn)定劑具有除防止粘土膨脹以外的其他功能，例如超低界面活性，使其實(shí)現(xiàn)防止粘土膨脹，提高地層滲透率的同時。具有驅(qū)除粘土儲層上的原油，提高驅(qū)油效率，降低注水壓力的效果。簡單的通過粘土防膨穩(wěn)定劑和驅(qū)油劑的混配，以實(shí)現(xiàn)其既具有防膨性又具有驅(qū)油性，除了產(chǎn)品穩(wěn)定性差、效率低外，應(yīng)用成本也相對較高。因而開發(fā)一種具有驅(qū)油及防膨雙重特性的驅(qū)油型防膨用表面活性劑具有良好的市場應(yīng)用前景。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明旨在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，研制了一種適用于低滲透、水敏性油層的羧酸高碳醇酯基三甲基氯化銨及驅(qū)油型粘土穩(wěn)定劑，該產(chǎn)品主要應(yīng)用于石油開采過程中，防止粘土膨脹對地層滲透率造成傷害，并在一定程度上降低原油/水界面張力，以達(dá)到降低注水驅(qū)替壓力，同時實(shí)現(xiàn)驅(qū)油和防膨的效果，提高采收率。本發(fā)明的羧酸高碳醇酯基三甲基氯化銨，其結(jié)構(gòu)通式為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>其中m為0，1任意一個整數(shù)；n為1220任意整數(shù)。本發(fā)明羧酸高碳醇酯基三甲基氯化銨是通過下列方法制備而成向耐壓反應(yīng)釜內(nèi)加入三甲胺水溶液和a-氯代脂肪酸酯，三甲胺水溶液和a-氯代脂肪酸酯摩爾比為1.0-1.1:1，在攪拌條件下，控制反應(yīng)溫度50ll(TC，反應(yīng)壓力(CH3)3N+C皿H3皿CH2—a~COOQaH^n+l*一離gIc廠1CH3—N—CH》El:~COOC^H^n+i1o反應(yīng)結(jié)束后，降溫至405(TC，并向反應(yīng)液中滴加的濃鹽酸，使得反應(yīng)液的PH值控制在6-8之間，然后將反應(yīng)液在溫度90100°C，真空度-0.08-0.09Mpa條件下。進(jìn)行真空干燥脫水，制得純度>98%(重量百分比)的羧酸高碳醇酯基三甲基氯化銨干粉；其中ci-氯代脂肪酸酯目前國內(nèi)沒有形成商品化，且采用常規(guī)的酸/醇酯化脫水工藝，轉(zhuǎn)化率低，產(chǎn)品純化工藝較繁瑣(需高真空精餾)、產(chǎn)品純度低。因而本專利所使用的a-氯代脂肪酸酯如下方法的合成將高碳脂肪醇加入反應(yīng)器，加熱熔化，控制反應(yīng)溫度80-13(TC，緩慢滴加過量的氯乙酰氯或a-氯丙酰氯，酰氯與脂肪醇的摩爾比為1.2:1。滴加完畢后回流反應(yīng)35小時，反應(yīng)生成的氯化氫氣體，通過水吸收成副產(chǎn)鹽酸。反應(yīng)結(jié)束后蒸出過量的酰氯，然后經(jīng)碳酸鈉中和、水洗、沉降分離、真空脫水制得a-氯代脂肪酸酯。反應(yīng)式為IIQiH2rl+iOH+C監(jiān)H3aCH2-皿COCl'C孤H3驚CH^皿—COOCmH2n+i+HC1本發(fā)明的羧酸高碳醇酯基三甲基氯化銨及在驅(qū)油型粘土穩(wěn)定劑中的應(yīng)用，按重量百分比由以下組分組成(1)羧酸高碳醇酯基三甲基氯化銨為1030%;(2)三甲胺鹽酸鹽120%;(3)余量為水。其優(yōu)選配比為(1)羧酸高碳醇酯基三甲基氯化銨為1528%;(2)三甲胺鹽酸鹽210%;(3)余量為水。其中，三甲胺鹽酸鹽，分子式(CH丄NHC1，分子量95.6;化學(xué)名鹽酸三甲胺、鹽酸氨基三甲烷；呈類白色或淡黃色單斜結(jié)晶，微有三甲胺樣氣味。易溶于水，溶400.2MPa，反應(yīng)35小時；反應(yīng)式為GI于醇、氯仿，不溶于醚，易吸濕，具有潮解性。熔點(diǎn)20(TC開始升華，27727『C分解。用途醫(yī)藥、農(nóng)藥、染料及其他有機(jī)合成原料，主要用于合成陽離子醚化劑，在藥劑學(xué)中作乳化、增溶，分散、潤濕作用，在合成中作浮選劑。本發(fā)明的羧酸高碳醇酯基三甲基氯化銨及驅(qū)油型粘土穩(wěn)定劑具有較高的防膨性能，可有效防止由于粘土膨脹及微粒的分散、運(yùn)移導(dǎo)致的地層滲透率降低或堵塞井眼的通路；對巖心滲透率較高，突破壓力較低，可以明顯提高降壓增注的效果；具有驅(qū)油與防膨的雙重功效，對于低滲透、水敏性油層提高采收率效果明顯。具體實(shí)施方式實(shí)施例1本發(fā)明的羧酸高碳醇酯基三甲基氯化銨，其結(jié)構(gòu)通式為幽—|C1—|CH3—N+—CH2-皿1~COOC^Hai+i一'5^其中m為0、n為12;或m為0、n為20。實(shí)施例2本發(fā)明的羧酸高碳醇酯基三甲基氯化銨，其結(jié)構(gòu)通式為IC1—I其中m為1、n為12;或m為1、n為20。實(shí)施例3本發(fā)明的羧酸高碳醇酯基三甲基氯化銨，其結(jié)構(gòu)通式為ICH:m廠Ic5其中m為0、n為14;或m為0、n為16;或m為0、n為18。實(shí)施例4本發(fā)明的羧酸高碳醇酯基三甲基氯化銨，其結(jié)構(gòu)通式為a一ICl—iCH3—N+—d—COOqjI滅o其中其中m為1、n為14;或m為1、n為16;或m為1、n為18。實(shí)施例5乙酸十二醇酯基三甲基氯化銨的制備向2000立升搪瓷反應(yīng)器中加入十二醇1000公斤，升溫加熱?？刂品磻?yīng)溫度90100°C，緩慢滴加過量的氯乙酰氯730公斤，滴加完畢后在10012(TC溫度下回流反應(yīng)5小時，反應(yīng)生成的氯化氫氣體，通過水吸收成副產(chǎn)鹽酸。反應(yīng)結(jié)束后蒸出過量的氯乙酰氯，然后經(jīng)碳酸鈉中和、水洗、沉降分離、真空脫水制得氯乙酸十二醇酯；向1000立升的耐壓反應(yīng)釜內(nèi)加入上述新制得的氯乙酸十二醇酯500公斤，30%三甲胺水溶液390公斤。啟動攪拌裝置，控制反應(yīng)溫度從6(TC逐漸升至9(TC，反應(yīng)壓力不超過O.lMpa.反應(yīng)4小時。反應(yīng)結(jié)束后降溫至405(TC，反應(yīng)壓力降至OMpa時，向反應(yīng)釜內(nèi)滴加30%鹽酸將反應(yīng)液PH值調(diào)整至68之間。然后將反應(yīng)液加入雙錐真空回轉(zhuǎn)干燥器，干燥溫度控制在9010(TC，真空度為-0.08-0.09Mpa，進(jìn)行真空干燥脫水，制得純度>98%(重量百分比)的乙酸十二醇酯基三甲基氯化銨干粉。實(shí)施例6丙酸十四醇酯基三甲基氯化銨的制備向2000立升搪瓷反應(yīng)器中加入十四醇1000公斤，升溫加熱?？刂品磻?yīng)溫度90IO(TC，緩慢滴加過量的a-氯丙酰氯710公斤，滴加完畢后在10012(TC溫度下回流反應(yīng)5小時，反應(yīng)生成的氯化氫氣體，通過水吸收成副產(chǎn)鹽酸。反應(yīng)結(jié)束后蒸出過量的a-氯丙酰氯，然后經(jīng)碳酸鈉中和、水洗、沉降分離、真空脫水制得氯丙酸十四醇酯；向1000立升的耐壓反應(yīng)釜內(nèi)加入上述新制得的a-氯丙酸十四醇酯500公斤，30%三甲胺水溶液340公斤。啟動攪拌裝置，控制反應(yīng)溫度從6(TC逐漸升至9(TC，反應(yīng)壓力不超過O.lMpa.反應(yīng)4小時。反應(yīng)結(jié)束后降溫至4050°C，反應(yīng)壓力降至0Mpa時，向反應(yīng)釜內(nèi)滴加30X鹽酸將反應(yīng)液PH值調(diào)整至68之間。然后將反應(yīng)液加入雙錐真空回轉(zhuǎn)干燥器，控制干燥溫度90IO(TC，真空度-0.08-0.09Mpa條件下。進(jìn)行真空干燥脫水，制得純度>98%(重量百分比)的丙酸十四醇酯基三甲基氯化銨干粉。實(shí)施例7丙酸十六醇酯基三甲基氯化銨的制備向2000立升搪瓷反應(yīng)器中加入十六醇1000公斤，加熱熔化?？刂品磻?yīng)溫度90IO(TC，緩慢滴加過量的a-氯丙酰氯630公斤，滴加完畢后在10012(TC溫度下回流反應(yīng)5小時，反應(yīng)生成的氯化氫氣體，通過水吸收成副產(chǎn)鹽酸。反應(yīng)結(jié)束后蒸出過量的a-氯丙酰氯，然后經(jīng)碳酸鈉中和、水洗、沉降分離、真空脫水制得氯丙酸十六醇酯；向1000立升的耐壓反應(yīng)釜內(nèi)加入上述新制得的a-氯丙酸十六醇酯500公斤，30%三甲胺水溶液310公斤。啟動攪拌裝置，控制反應(yīng)溫度從6(TC逐漸升至10(TC，反應(yīng)壓力不超過O.lMpa.反應(yīng)4小時。反應(yīng)結(jié)束后降溫至4050°C，反應(yīng)壓力降至OMpa時，向反應(yīng)釜內(nèi)滴加30X鹽酸將反應(yīng)液PH值調(diào)整至68之間。然后將反應(yīng)液加入雙錐真空回轉(zhuǎn)干燥器，控制干燥溫度90IO(TC，真空度-0.08-0.09Mpa條件下。進(jìn)行真空干燥脫水，制得純度>98%(重量百分比)的丙酸十六醇酯基三甲基氯化銨干粉。實(shí)施例8乙酸十八醇酯基三甲基氯化銨的制備向2000立升搪瓷反應(yīng)器中加入十八醇1000公斤，加熱熔化?？刂品磻?yīng)溫度90IO(TC，緩慢滴加過量的氯乙酰氯500公斤，滴加完畢后在10012(TC溫度下回流反應(yīng)5小時，反應(yīng)生成的氯化氫氣體，通過水吸收成副產(chǎn)鹽酸。反應(yīng)結(jié)束后蒸出過量的氯乙酰氯，然后經(jīng)碳酸鈉中和、水洗、沉降分離、真空脫水制得氯乙酸十八醇酯；向1000立升的耐壓反應(yīng)釜內(nèi)加入上述新制得的氯乙酸十八醇酯500公斤，30%三甲胺水溶液300公斤。啟動攪拌裝置，控制反應(yīng)溫度從6(TC逐漸升至IO(TC，反應(yīng)壓力不超過O.lMpa.反應(yīng)4小時。反應(yīng)結(jié)束后降溫至405(TC，反應(yīng)壓力降至OMpa時，向反應(yīng)釜內(nèi)滴加30X鹽酸將反應(yīng)液PH值調(diào)整至68之間，然后將反應(yīng)液加入雙錐真空回轉(zhuǎn)干燥器，控制干燥溫度90IO(TC，真空度-0.08-0.09Mpa條件下。進(jìn)行真空干燥脫水，制得純度>98%(重量百分比)的乙酸十八醇酯基三甲基氯化銨干粉。實(shí)施例9在2500立升的反應(yīng)器內(nèi)加入實(shí)施例5制得的乙酸十二醇酯基三甲基氯化銨干粉610公斤，三甲胺鹽酸鹽90公斤，清水1600公斤。啟動攪拌裝置，控制溫度405(TC，攪拌2小時即得含量30%的驅(qū)油型粘土穩(wěn)定劑。其中乙酸十二醇酯基三甲基氯化銨含量26%，三甲胺鹽酸鹽含量4%。實(shí)施例10在2500立升的反應(yīng)器內(nèi)加入實(shí)施例6制得的丙酸十四醇酯基三甲基氯化銨干粉610公斤，三甲胺鹽酸鹽120公斤，清水1670公斤。啟動攪拌裝置，控制溫度4050°C，攪拌2小時即得含量30%的驅(qū)油型粘土穩(wěn)定劑。其中丙酸十四醇酯基三甲基氯化銨含量25%，三甲胺鹽酸鹽含量5%。實(shí)施例11在2500立升的反應(yīng)器內(nèi)加入實(shí)施例7制得的丙酸十六醇酯基三甲基氯化銨干粉460公斤，三甲胺鹽酸鹽113公斤，清水1680公斤。啟動攪拌裝置，控制溫度4050°C，攪拌2小時即得含量25%的驅(qū)油型粘土穩(wěn)定劑。其中丙酸十六醇酯基三甲基氯化銨含量20%，三甲胺鹽酸鹽含量5%。實(shí)施例12在2500立升的反應(yīng)器內(nèi)加入實(shí)施例8制得的乙酸十八醇酯基三甲基氯化銨干粉400公斤，三甲胺鹽酸鹽185公斤，清水1715公斤。啟動攪拌裝置，控制溫度4050°C，攪拌2小時即得含量25%的驅(qū)油型粘土穩(wěn)定劑。其中乙酸十八醇酯基三甲基氯化銨含量17%，三甲胺鹽酸鹽含量8%。將上述實(shí)例產(chǎn)品配成0.3%溶液(m/m)按SY/T5370-1999表面及界面張力測定方法進(jìn)行評價數(shù)據(jù)如下(基準(zhǔn)油樣為大慶采油一廠電脫原油)項(xiàng)目<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>將上述實(shí)例產(chǎn)品配成1.5%溶液(m/m)按SY/T5971-1994注水用粘土穩(wěn)定劑性能評價方法進(jìn)行膨潤土粉在粘土穩(wěn)定劑溶液和水中體積膨脹增量評價數(shù)據(jù)如下<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>將上述實(shí)例產(chǎn)品配成1.5%(m/m)溶液，用巖心粉制成人工巖心注水進(jìn)行流動巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)，按SY/T5971-1994注水用粘土穩(wěn)定劑性能評價方法測其滲透率、巖心傷害率評價數(shù)據(jù)如下<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>按SY/T5971-1994注水用粘土穩(wěn)定劑性能評價方法測其突破壓差評價數(shù)據(jù)如下<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>由上述數(shù)據(jù)可得到如下結(jié)論1、本產(chǎn)品具有較高防膨性能，可有效防止由于粘土膨脹及微粒的分散、運(yùn)移導(dǎo)致的地層滲透率降低或堵塞井眼的通路；2、適應(yīng)廣泛，可根據(jù)不同區(qū)塊原油的性質(zhì)調(diào)整親油基中碳鏈的大小以適應(yīng)不同區(qū)塊驅(qū)油的需要。在較低濃度下原油/水的界面張力達(dá)到超低，具有良好的驅(qū)油性能；3、本產(chǎn)品巖心傷害率低，具有良好的儲層配伍性；4、巖心滲透率較高，突破壓力較低，可以明顯提高降壓增注的效果；5、本產(chǎn)品具有驅(qū)油與防膨的雙重功效，對于低滲透、水敏性油層提高采收率效果明顯。權(quán)利要求羧酸高碳醇酯基三甲基氯化銨，其結(jié)構(gòu)通式為其中m為0或1；n為12～20的任意整數(shù)。2.—種制備權(quán)利要求1所述的羧酸高碳醇酯基三甲基氯化銨的制備方法，是經(jīng)下列步驟制得a、將三甲胺水溶液和a-氯代脂肪酸酯以摩爾比為1.01.1:l的配比混合、攪拌，反應(yīng)溫度為50ll(TC，反應(yīng)壓力為00.2MPa，反應(yīng)時間35h;b、將經(jīng)a步驟制得的物質(zhì)，降溫至405(TC，向反應(yīng)液中滴加濃鹽酸、調(diào)PH值至68;c、將經(jīng)b步驟制得的反應(yīng)液進(jìn)行真空干燥脫水，制得質(zhì)量純度>98%的羧酸高碳醇酯基三甲基氯化銨干粉；其中a-氯代脂肪酸酯制備方法如下a、將高碳脂肪醇加熱熔化，溫度控制在8013(TC，緩慢滴加氯乙酰氯或a-氯丙酰氯，氯乙酰氯或a-氯丙酰氯與脂肪醇的摩爾比為1.2:1;b、滴加完畢后回流反應(yīng)35小時，反應(yīng)生成的氯化氫氣體，通過水吸收成副產(chǎn)鹽酸；c、反應(yīng)結(jié)束后蒸出過量的酰氯，然后經(jīng)碳酸鈉中和、水洗、沉降分離、真空脫水，即制得a-氯代脂肪酸酯。3.如權(quán)利要求1所述的羧酸高碳醇酯基三甲基氯化銨在粘土穩(wěn)定劑中的應(yīng)用，按重量百分比是由以下組分組成(1)羧酸高碳醇酯基三甲基氯化銨為1030%;(2)三甲胺鹽酸鹽120%;(3)余量為水。4.如權(quán)利要求3所述的羧酸高碳醇酯基三甲基氯化銨在粘土穩(wěn)定劑中的應(yīng)用，按重量百分比是由以下組分組成(1)羧酸高碳醇酯基三甲基氯化銨為1528%;(2)三甲胺鹽酸鹽210%;(3)余量為水。全文摘要本發(fā)明的羧酸高碳醇酯基三甲基氯化銨及在粘土穩(wěn)定劑中的應(yīng)用，兼具驅(qū)油與防膨的雙重功效，尤其適用于低滲透、水敏性原油儲層，其主要成份由質(zhì)量份10～30％羧酸高碳醇酯基三甲基氯化銨、1～20％三甲胺鹽酸鹽及50～90％水組成。是通過下述技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的向耐壓反應(yīng)釜內(nèi)加入過量的三甲胺水溶液和α-氯代脂肪酸酯，在攪拌條件下，控制反應(yīng)溫度50～110℃，反應(yīng)壓力0～0.2MPa，反應(yīng)3～5小時。反應(yīng)結(jié)束后，降溫至40～50℃，并向反應(yīng)液中滴加30％鹽酸，使得反應(yīng)液的PH值控制在6～8之間，然后用清水稀釋成一定濃度即得驅(qū)油型防膨用表面活性劑。文檔編號C09K8/584GK101691335SQ20091030878公開日2010年4月7日申請日期2009年10月26日優(yōu)先權(quán)日2009年10月26日發(fā)明者孫玉波,崔志山,楊國軍,祝顯江申請人:大慶市富杰化工有限公司